固体燃料化学链燃烧中气体-多组分颗粒相间作用机理研究
结题报告
批准号:
51606053
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
王帅
依托单位:
学科分类:
E0605.多相流热物理学
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙立岩、李丹、张清红、张天浴、王琦
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
化学链燃烧技术是一种具有二氧化碳内分离特性,减少环境污染的新型无火焰燃烧方式,目前对化学链燃烧技术的研究多采用的是气体燃料,而我国由于煤资源更为丰富,价格更加低廉,将化学链燃烧技术应用于固体燃料有着更为广泛的工业应用前景。.本项目以固体燃料(煤)化学链燃烧过程为研究对象,采用实验和数值模拟相结合的方法对反应过程中气体-多组分颗粒相间作用机理进行研究。基于颗粒动理学理论,考虑反应过程中气体与多组分颗粒之间的相互作用,同时考虑不同组分反应性颗粒之间碰撞所产生的动量和脉动能量传递和耗散的变化,构建气体-多组分反应性颗粒多流体模型。通过对不同操作条件下煤基化学链燃烧过程的模拟和实验研究,分析系统内速度、温度和浓度场的分布特点,揭示床内煤颗粒与载氧体颗粒之间的相互作用规律,评估多组分颗粒的混合特性及对化学链燃烧过程的影响,为正确的预测与优化固体燃料在化学链燃烧系统中流动和反应奠定理论基础。
英文摘要
Chemical-looping combustion is a novel combustion technology with inherent carbon dioxide separation,which can reduce environmental pollution. Most of recent studies have focused on the chemical-looping combustion with gaseous fuel. Owing to the low cost and abundance of coal in our country, it is advantageous for industrial application to realize highly efficient utilization of solid fuels with economical feature and low pollution. . This project aims to study the interaction mechanics in gas and multi-component particles flow of chemical looping combustion with solid fuels.On the basis of the kinetic theory of granular flow, the gas- multi-component particles flow-chemical reaction coupling model is developed.The interaction between gas and reactive multi-component particles is considered. Additionally, the fluctuating energy transfer and dissipation by collisions of multi-component particles are studied. The performance of chemical looping combustion of coal under different operating conditions is investigated by means of experiments and numerical simulation.The distributions of velocity, gas concentration and temperature are obtained.The interaction mechanics between coal particles and oxygen carriers are analyzed. The mixing characteristic of multi-component particles and the influence on the performance of combustion process is evaluated. This provides a theory foundation for the prediction and optimization of gas-solid flow and reaction in the chemical looping combustion with solid fuels.
化学链是将某一特定的化学反应通过化学介质的作用分多步反应完成的过程。化学链循环工艺可以有效地降低二氧化碳分离能耗,并能提高化石燃料的转化效率。流化床反应器可以实现气固充分混合,同时能实现高效工业分离,在化学链系统中得到了广泛应用。本项目基于固体燃料化学链燃烧流化床系统,发展了基于气泡介尺度的多组分颗粒多尺度曳力模型,引入非均质系数表征气泡对曳力介尺度的影响,分析了多组分非均质系数与操作条件、物性参数的依赖关系; 结合多流体模型和化学反应动力学模型,构建了流动-反应耦合的多尺度计算模型。 .首先,对多组分颗粒流化床系统中颗粒混合与分离以及细颗粒扬析过程展开数值模拟,分析了床层压降、浓度分布等变化情况,分析了颗粒粒径、床层温度等参数对颗粒扬析的影响。其次,考虑多组分颗粒存在对相间传质的影响,对流化床系统中多组分颗粒相间传质过程开展了模拟研究,探究了相间传质对颗粒混合及操作参数的影响。再次,对化学链系统煤气化和生物质原位气化化学链燃烧过程进行了数值模拟,获得了气相组分与温度场分布,探究了氧载体和固体燃料的相互作用机理,讨论了操作参数对颗粒混合行为及气体产物分布的影响。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Gas-Solid Flow in an Airlift Loop Reactor: A Cluster Structure-Dependent Drag Model
气升式环流反应器中的气固流动:团簇结构相关的阻力模型
DOI:10.1002/ceat.201600104
发表时间:2017
期刊:Chemical Engineering & Technology
影响因子:2.1
作者:Chen Juhui;Meng Cheng;Wang Shuai;Song Xiaojiao
通讯作者:Song Xiaojiao
Dense discrete phase model simulations of CO2 capture process in a fluidized bed absorber with potassium-based solid sorbent
采用钾基固体吸附剂的流化床吸收器中 CO2 捕集过程的密集离散相模型模拟
DOI:10.1016/j.powtec.2018.12.099
发表时间:2019-03
期刊:Powder Technology
影响因子:5.2
作者:Wang Shuai;Hu Bang;Jin Congcong;Yang Xuesong;Zhang Kai
通讯作者:Zhang Kai
DOI:10.1016/j.renene.2019.11.016
发表时间:2020-05
期刊:Renewable Energy
影响因子:8.7
作者:Weijie Yin;Shuai Wang;Kai Zhang;Yurong He
通讯作者:Yurong He
Numerical investigation of chemical looping gasification process using solid fuels for syngas production
使用固体燃料生产合成气的化学循环气化过程的数值研究
DOI:10.1016/j.enconman.2018.07.043
发表时间:2018-10
期刊:Energy Conversion and Management
影响因子:10.4
作者:Wang Shuai;Yin Weijie;Hu Bang;Yang Xuesong;Zhang Kai
通讯作者:Zhang Kai
Prediction of segregation behavior of binary mixture in a pulsed fluidized bed
脉冲流化床中二元混合物偏析行为的预测
DOI:10.1016/j.apt.2019.08.013
发表时间:2019-11
期刊:Advanced Powder Technology
影响因子:5.2
作者:Zhang Kai;Wang Shuai;Tang Yuxiang;He Yurong
通讯作者:He Yurong
双尺度TiB增强TC4基复合材料组织设计与强塑性协同机理
  • 批准号:
    52301189
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    30万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    王帅
  • 依托单位:
流化床催化重整过程多尺度传递与积碳耦合作用机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    王帅
  • 依托单位:
国内基金
海外基金